Enhancement of ultrafast demagnetization rate and Gilbert damping driven by femtosecond laser-induced spin currents in Fe81Ga19/Ir20Mn80 bilayers
在自旋电子学应用中，超快自旋动力学必须通过飞秒激光辐射控制在飞秒（fs）时间尺度。在这样的超快时间尺度下，应考虑吉尔伯特阻尼因子α对超快退磁时间的影响。在以前的探索这两个参数之间的关系，它被发现，基于局域自旋翻转散射模型的理论计算与实验结果不一致。在Fe_（81）Ga_（19）（FeGa）/Ir_（20）Mn_（80）（IrMn）双层膜中，α的非常规IrMn厚度依赖性是由从铁磁（FM）FeGa层到反铁磁（AFM）IrMn层的自旋电流和从AFM层到FM层的自旋电流之间的竞争引起的.更重要的是，我们建立了超快去磁速率的变化与自旋电流通过界面自旋化学势引起的吉尔伯特阻尼增强之间的比例关系。我们的工作为超快光生自旋电流主导系统中的超快退磁时间和Gilbert阻尼之间的联系搭建了一座桥梁，不仅解释了τ M与α关系的实验和理论结果之间的不一致，而且为超快自旋动力学提供了进一步的认识.
2019-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond signatures of optically induced magnons before ultrafast demagnetization
本文通过超宽带太赫兹发射光谱发现光致退磁前磁振子向传导电子转移角动量在不到10飞秒内完成，揭示磁化动力学极限速度并非退磁，为更快自旋电子学开辟新途径。
2025-07-02 cond-mat.mes-hall
Ab initio investigation of Elliott-Yafet electron-phonon mechanism in laser-induced ultrafast demagnetization
自旋翻转（SF）Eliashberg函数计算从第一性原理的铁磁镍准确地建立的Elliott-Yafet电子-声子SF散射的贡献，镍的飞秒激光驱动的退磁。这是用来计算的SF概率和退磁率的激光产生的热化以及非平衡电子分布。增加SF的概率被发现的热化电子，但感生退磁率是非常小的。对于{非平衡}电子分布，得到较大的退磁率，但其贡献太小，不能解释飞秒退磁。
2011-10-03 cond-mat.mes-hall
Ultrafast transmission electron microscopy using a laser-driven field emitter: femtosecond resolution with a high coherence electron beam
介绍了第一台由场发射阴极局域光电发射驱动的超快透射电子显微镜的研制。我们描述的仪器，光电发射器的概念和实现的定量电子束参数的实施。哥廷根UTEM为超快TEM建立了一个新的源，它采用了肖特基发射器的纳米局域线性光电发射，从而实现了从连续波到飞秒脉冲模式的自由可调时间结构的操作。利用这种发射机制，我们实现了聚焦束径为9 μ m，脉宽为200 fs，能量宽度为0.6 eV的超快电子显微镜记录脉冲特性。我们说明的可能性进行超快成像，衍射，全息和光谱与此仪器，并讨论利用强激光场和自由电子束之间的量子相干相互作用的机会。
2016-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Towards femtosecond on-chip electronics
为了将超快飞秒光学的优点与片上通信方案结合起来，需要将频率为几百THz的光信号下变频为GHz或更低的相干电信号，但由于电路内部阻抗失配和整体响应时间缓慢，迄今为止还没有实现这一目标。在这里，我们证明了在近红外（NIR）的14 fs的光脉冲可以驱动电子片上电路的带宽高达10太赫兹。相应的电子脉冲在毫米尺度的微观带状线中传播。我们利用飞秒光开关的基础上，在纳米金属结的隧穿势垒驱动的脉冲。非线性超快响应基于等离子体增强、多光子吸收和量子隧穿的组合，并且引起跨越纳米级结传播的弹道电子的场发射。我们的研究结果铺平了道路飞秒电子集成在晶圆级量子线路。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall
Ultrafast spin polarization control of Dirac fermions in topological insulators
三维拓扑绝缘体（TI）的特征在于自旋极化的Dirac-cone表面态，其通过时间反转对称性而免受背散射。利用飞秒光脉冲控制拓扑表面态（TSS）的自旋极化为在超快时间尺度上产生和操纵无耗散表面自旋电流开辟了新的前景。使用时间，自旋和角度分辨光谱，我们直接监测的第一次的超快响应的自旋极化的光激发TSS圆偏振飞秒脉冲的红外线。我们实现了瞬态面外自旋极化的全光开关，其弛豫时间约为1.2 ps。我们的观察建立了超快光学控制的自旋极化狄拉克费米子在TI的可行性，并铺平了道路，在极限速度的新optospinelectronic应用。
2015-05-11 cond-mat.mes-hall
Ultrafast low-energy photoelectron diffraction for the study of surface-adsorbate interactions with 100 femtosecond temporal resolution
本文提出一种具有单层表面灵敏度的超快低能光电子衍射实验，实现了约100 fs时间分辨率，用于研究吸附物结构动力学与基底载流子动力学，为超快表面过程研究提供多功能工具。
2024-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast dynamics of ferroelectric polarization of NbOI$_{2}$ captured with femtosecond electron diffraction
本文利用超快透射电子衍射与偏转测量研究了二维NbOI₂纳米晶体的激光诱导极化动力学，发现紫外激发后极化先被抑制后恢复并过冲，且恢复过程伴随相干声学声子与压电响应，为飞秒尺度铁电序参量探测提供了新方法。
2025-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A newly-designed femtosecond KBe$_2$BO$_3$F$_2$ device with pulse duration down to 55 fs for time- and angle-resolved photoemission spectroscopy
研制一种脉宽小于100飞秒的宽调谐真空紫外光源是实现时间和角度分辨光电子能谱等超快泵浦探测技术的关键。虽然最近已经通过使用KBe $_2$ BO $_3$ F $_2$（KBBF）设备实现了用于TrARPES的具有5.3 - 7.0 eV光子能量的可调谐探测源，但是280 - 320 fs的时间分辨率仍然不理想，这主要受到由KBBF设备产生的VUV探测脉冲的持续时间的限制。在这里，通过设计一个新的KBBF设备，这是专门为fs应用优化，最佳的脉冲持续时间为55 fs后，系统的诊断和优化。更重要的是，对于覆盖5.3 - 7.0 eV的探测光子能量范围的TrARPES测量，实现了81 - 95 fs的高时间分辨率，使其对于研究量子材料的超快动力学特别有用。我们的工作扩展了KBBF器件在超快泵浦探测技术中的应用，具有宽调谐真空紫外光源和极高的时间分辨率的优点。
2023-02-01 cond-mat.mes-hall
Imaging ultrafast carrier transport in nanoscale devices using femtosecond photocurrent microscopy
一维纳米器件，如半导体纳米线（NW）和单壁碳纳米管（SWNT），由于其在未来高速电子、光电子和传感器件中的潜在应用而被广泛研究。为了克服当前对当代器件速度的限制，研究具有超短时间尺度的载流子动力学是开发高速器件所必需的主要步骤之一。在本研究中，我们使用扫描光电流显微镜和时间分辨泵浦-探测技术相结合，可视化纳米器件中的超快载流子动力学。我们研究了载流子在一个金属电极附近产生的渡越时间，随后基于漂移和扩散运动向相反的电极传输。载体动力学已被测量为各种工作条件。特别是，从渡越时间中提取的载流子速度对于更大的负栅极偏压增加，因为肖特基势垒处的场强增加。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Ultrafast nano-focusing with full optical waveform control
在纳米尺度和飞秒时间尺度上的光激发的空间限制和时间控制一直是光学领域的一个长期挑战。它将提供光谱访问的基本光学激发在其自然长度和时间尺度的物质，并使应用从超快纳米光电子单分子量子相干控制。先前的方法主要集中在使用表面等离子体激元（SPP）共振纳米结构或SPP波导来产生纳米局域激发。然而，这些实施方式通常遭受远场传播光与近场限制之间的模式失配。此外，空间定位本身可能取决于驱动激光脉冲的光谱相位和振幅，从而限制了可用于独立控制纳米光学波形的自由度。在这里，我们利用飞秒宽带SPP耦合，横向啁啾的扇形光栅，到轴上的单片贵金属尖端，导致绝热SPP压缩和本地化的尖端顶点。结合光谱脉冲整形与反馈的尖端顶点的固有非线性响应，我们证明了连续的微纳米尺度的自相似模式匹配的转换的传播飞秒SPP字段到一个20 nm的空间和16 fs的时间限制的光脉冲在尖端顶点。此外，与基本上波长和相位无关的3D聚焦机制，我们显示了任意的光波形的生成纳米聚焦在尖端。这种独特的飞秒纳米火炬具有在自由空间中的高纳米级功率传输和全光谱和时间控制，为将强大的非线性和超快振动和电子光谱扩展到纳米级打开了大门。
2011-06-08 cond-mat.mes-hall
Femtosecond Laser Induced Resonant Tunneling in an Individual Quantum Dot Attached to a Nanotip
量子化的奈米物体提供了无数令人兴奋的可能性，可以操控影响光子学、奈米电子学和量子信息的电子和光。在这种情况下，超短激光脉冲与纳米尖端和场致发射相结合，允许更新纳米表征和控制电子动力学，具有前所未有的空间和时间分辨率，达到飞秒甚至阿秒制度。在这些实验中，一个关键的缺失是尚未观察到量子化能级的特征。我们结合原位纳米结构化的纳米尖和超短激光脉冲激发诱导多光子激发和电子发射从一个单一的量子化的纳米物体附着在一个金属纳米尖的顶点。飞秒诱导隧穿通过定义良好的本地化的限制状态，是可调的能量被证明。这铺平了道路的发展超快操纵电子发射从孤立的纳米物体，包括立体固定的单个分子和高亮度，超快，相干单电子源的量子光学实验。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall
Giant Enhancement of Phonon Electron Coupling in Graphene under Femtosecond Laser Heating at Room Temperature
该研究理论分析飞秒激光激发石墨烯的非平衡热动力学，通过声子支分辨的电子-声子耦合揭示超快能量传递及经典TTM的偏差。
2025-06-08 cond-mat.mes-hall
Femtosecond electrons probing currents and atomic structure in nanomaterials
在纳米线和二维材料等低维系统中研究超快电子和结构动力学需要飞秒探针提供高空间分辨率和与小体积样品的强相互作用。低能电子表现出大的散射截面和对电场的高灵敏度，但迄今为止，它们在真空中传播期间的显着色散阻碍了它们在时间分辨实验中用作飞秒探测脉冲。采用激光触发的点状源的发散或准直电子波包，我们开发了一种混合的方法，飞秒点投影显微镜和飞秒低能电子衍射。我们调查超快电流在纳米线与子100飞秒的时间和几个10 nm的空间分辨率，并展示了我们的方法在晶体单层材料的结构动力学研究的潜力。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Demagnetization through Femtosecond Generation of Non-thermal Magnons
本文提出从头参数化的（N+2）温度模型，揭示超快激光在铁中产生非热磁振子并导致200飞秒内显著退磁，证明三温度模型高估退磁且需超越传统LLG自旋动力学描述。
2024-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast and gigantic spin injection in semiconductors
在半导体中注入自旋电流是自旋电子学的一大挑战。出于超快退磁和自旋注入到金属，我们提出了一种替代的飞秒路线的基础上的激光激发的超扩散自旋电流的铁磁体，如镍。我们的计算表明，即使只有一小部分的电流穿过Ni-Si界面，激光诱导的强瞬态电场在铁磁-半导体界面的创建允许注入的不带电的自旋电流与记录的自旋极化80%。除此之外，它们的脉冲时间尺度为100飞秒，这为新的实验和超快自旋电子学打开了大门。
2016-04-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-optical non-linear chiral ultrafast magnetization dynamics driven by circularly polarized magnetic fields
本研究利用结构化激光束产生的空间分离强飞秒圆偏振磁场，揭示了磁化的纯进动非线性手性响应，为超快磁化动力学研究及全光非热磁化切换技术提供了新方向。
2024-02-01 cond-mat.mes-hall
Femtosecond phase-resolved microscopy of plasmon dynamics in individual gold nanospheres
具有高空间和时间分辨率的单个金属纳米颗粒（NP）的选择性光学检测是一项具有挑战性的工作，但对于理解其光学响应及其在从嵌入式光电子和传感器到医学诊断和治疗的应用中的开发至关重要。然而，只有少数报告的超快泵浦探测光谱单个小金属纳米粒子的日期。在这里，我们展示了一种新的相位敏感四波混频（FWM）显微镜在外差检测解决的第一次超快变化的实部和虚部的介电函数的单个小（<40 nm）球形金纳米粒子。通过考虑带内和带间跃迁在表面等离子体共振的瞬态电子温度和密度的定量描述的结果。这种新的显微镜技术，即使在高度散射的环境中，也可以无背景检测复杂的磁化率变化，并可以很容易地应用于任何金属纳米结构。
2012-02-19 cond-mat.mes-hall
Revealing Hidden Spin Polarization in Centrosymmetric van der Waals Materials on Ultrafast Timescales
该研究通过光激发C₆₀/WSe₂异质结构引发层间电子转移和界面电场，利用自旋-层-能谷锁定在无外磁场下实现飞秒级瞬态自旋极化。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall
Femtosecond nonlinear ultrasonics in gold probed with ultrashort surface plasmons
由超快时间尺度上的晶格振动引起的基本相互作用对于现代纳米科学和技术变得越来越重要。在太赫兹频率范围内和整个布里渊区的声学声子的物理性质的实验访问是至关重要的理解电和热传输固体及其化合物。在这里，我们报告的产生和非线性传播的巨型（1%）声应变脉冲的混合金/钴双层结构探测超快表面等离子体干涉。这种新技术允许任意超快声学瞬态的明确表征。在晶体金层中传播距离为100 nm之后，巨大的声脉冲已经经历了实质性的非线性整形。与Korteveg-de Vries模型的良好一致性表明，未来在室温下金属中纳米尺度的定量非线性飞秒太赫兹超声。
2012-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Anomalous Ultrafast All-Optical Hall Effect in Gapped Graphene
我们提出了一个超快全光学反常霍尔效应在二维（2D）的六方对称的半导体，如带隙石墨烯（GG），过渡金属二硫属化物（TMDC），和六方氮化硼（h-BN）。为了诱导这种效应，材料受到两个强场单光周期脉冲序列的作用：一个手征泵浦脉冲，随后在几个飞秒内跟随一个在2D晶格的扶手椅方向线性极化的探测脉冲。由于拓扑共振效应，第一个（泵浦）脉冲在系统中诱导了大的手征性（谷极化），而第二个脉冲产生了异常霍尔电流的飞秒脉冲。该效应是自然界中最快的全光学反常霍尔效应。它可以应用于超快全光存储和信息处理，包括经典和量子。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Femtosecond dynamics of a polariton bosonic cascade at room temperature
微线中的回音壁模式的特征在于具有近似等距的能谱。在强激子-光子耦合机制中，该系统代表玻色子级联：一个离散能级的阶梯，维持相邻步骤之间的受激跃迁。本文利用飞秒角分辨光谱成像技术，清晰地观察了基于一维ZnO回音壁微腔的玻色子级联中极化激元的超快动力学行为。观察到极化激元凝聚体从高能分支到低能分支的清晰的阶梯形建立过程，这一过程可以很好地用速率方程模拟再现。此外，极化激元参数散射动力学的区分上的时间尺度为数百飞秒。我们对飞秒凝聚和散射动力学的理解为室温下极化激元的超快相干控制铺平了道路，这将使其在高速全光集成应用中具有前景。
2021-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Femtosecond Photocurrents at the Pt/FeRh Interface
飞秒激光激发的FeRh/Pt双层发射的超快脉冲的光电流在Pt层，从而导致在太赫兹光谱范围内的电磁辐射的发射。分析了飞秒激光脉冲的偏振态、外加磁场、样品温度和样品取向对太赫兹辐射的影响，结果表明，由于垂直自旋抽运和光致反自旋轨道力矩，在FeRh/Pt界面处可以产生光电流.从FeRh到Pt的垂直自旋泵浦不依赖于光的偏振，并且起源于超快激光诱导的FeRh铁磁相的退磁。在FeRh/Pt界面处的光致逆自旋轨道扭矩可以用圆偏振光对铁磁FeRh的磁化强度和随后产生的光电流的螺旋度相关效应来描述。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast laser pulses to detect and generate fast thermo-mechanical transients in matter
近年来，飞秒激光脉冲在物质中脉冲激发热和机械瞬变的应用导致了皮秒声学的发展。最近，泵浦-探测方法已被应用到纳米工程材料中，以光学方式产生和检测GHz-THz频率范围内的声波。本文综述了二维金属纳米结构晶格中热梯度和赝表面声波的超快产生和探测的最新进展。将实验结果与完整的热机械问题的数值分析进行比较，这些材料作为模型系统出现，以研究纳米级的机械和热能传递。该技术对纳米结构质量和形状变化的敏感性，再加上晶格的声子晶体性质，为从高超音速波导到具有飞秒时间分辨率的质量传感器的各种应用开辟了道路。
2010-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable ultrafast thermionic emission from femtosecond-laser hot spot on a metal surface: role of laser polarization and angle of incidence
本文利用改进的3D双温模型和修正的Richardson-Dushman方程，研究了激光偏振和入射角对镀金玻璃表面超快热电子发射的影响，发现峰值电子温度和发射持续时间对入射角和偏振具有强依赖性，为设计超快热电子发射器提供了重要见解。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Femtosecond control of terahertz spin-charge conversion in ferromagnetic heterostructures
利用电子自旋代替电荷来开发自旋电子器件，在信息技术中具有低功耗的优点。与此同时，自旋电子学对超越当前CMOS技术的速度的需求进一步引发了对自旋超快控制的深入研究，甚至达到前所未有的太赫兹范围。飞秒激光作为一种产生超快自旋电流猝发的潜在技术，已成为磁化调控的重要手段。然而，建立飞秒瞬态自旋电流的全光控制和监测是一个巨大的挑战。对物理和机制的深入了解对该技术至关重要。在这里，我们展示了飞秒自旋电荷电流转换的相干非热激发平行于W/CoFeB/Pt异质结构的线偏振飞秒激光脉冲驱动的磁化。通过系统的研究，我们观察到太赫兹辐射的偏振依赖于磁化方向和结构的不对称性。我们认为这种与线偏振飞秒激光脉冲诱导的磁化平行的太赫兹产生现象可能是由于逆自旋轨道矩效应。我们的工作不仅有助于深入理解自旋电荷转换和自旋输运，而且有助于开发新型的片上太赫兹光自旋电子器件。
2018-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics
Layer specific observation of slow thermal equilibration in ultrathin metallic nanostructures by femtosecond x-ray diffraction
纳米金属多层膜中的超快热输运在光致退磁、再磁化和开关方面具有重要意义。利用超快X射线衍射（UXRD）研究了金（Au）/铁磁镍（Ni）双层体系的结构响应和能流。光的穿透深度超过双层厚度，从而阻止来自光学探针的明确的层特异性信息。即使激发脉冲是从金侧入射，我们观察到一个非常迅速的加热的镍晶格，而金晶格最初仍然是冷的;随后的热传递从镍到金晶格被发现是两个数量级慢于预测的传统的热方程和远低于电子-声子耦合时间在金。这两个观测结果都与激发波长无关，尽管对于相同的能量密度，400 nm光激发Au中的电子是800 nm光的十倍。简单模型计算表明，Ni和Au中电子比热的不同以及电子-声子耦合的不同迅速地迫使大部分热能进入Ni晶格。我们的研究结果表明，飞秒UXRD提供了一个实验帐户的热传输超过个位数纳米的距离作为超快自旋动力学的热框架。
2018-03-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast Band-Gap Renormalization in Bilayer Graphene
Christian Albrecht University of Kiel（基尔大学）；Institute of Experimental and Applied Physics, Christian Albrecht University of Kiel（基尔大学实验与应用物理研究所）；Ruprecht Haensel Laboratory, German Electron Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心鲁普雷希特·亨塞尔实验室）；Kiel Nano, Surface and Interface Science KiNSIS, Christian Albrecht University of Kiel（基尔纳米、表面与界面科学研究所 (KiNSIS), 基尔大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Department of Materials Science and Engineering, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系）；Dimensional Crystal Consortium, Materials Research Institute, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学材料研究所二维晶体联盟）；Center for 2-Dimensional and Layered Materials, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学二维及层状材料中心）；Center for Atomically Thin Multifunctional Coatings, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学原子级厚度多功能涂层中心）
通过光诱导层间电荷转移和热点载流子增强屏蔽，实现双层石墨烯中超快带隙调控
2026-02-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Ultrafast demagnetization in a ferrimagnet under electromagnetic field funneling
对提高磁存储器存储的密度、速度和能量效率的追求已经导致了对在超快时间尺度上光学操纵磁性的新方式的探索，特别是在亚铁磁合金中。虽然全光磁化切换在飞秒时间尺度上已经建立，但横向纳米级限制以及因此潜在的磁性元件尺寸的显著减小仍然是一个突出的挑战。在这里，我们采用共振电磁能量泛函等离子体纳米天线的影响铁磁TbCo合金薄膜的退磁动力学。我们演示了如何在谐振光学飞秒泵浦下的Ag纳米环形天线减少整体磁光响应，由于在下面的膜中的退磁高达三倍相比，非谐振照明。我们将这种大幅减少归因于退磁过程的纳米级限制。这是定性支持的电磁模拟，有力地证明了从纳米天线到亚铁磁膜的纳米尺度的光能funterm。这是在这种系统中实现纳米级确定性超快全光磁化开关的第一步和定义性步骤，为开发纳米级超快磁光开辟了一条道路。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Non-equillibrium ultrafast optical excitation as a stimulus for ultra-small field-free magnetic skyrmions in ferrimagnetic GdFeCo
本研究通过原子尺度自旋动力学模拟证明，飞秒激光加热可在非晶 GdFeCo 中于皮秒尺度产生无场超小磁性斯格明子，并揭示其稳定与调控机制。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Femtosecond field-driven on-chip unidirectional electronic currents in nonadiabatic tunnelling regime
最近，非对称等离子体纳米结[Karnetzky et.例如，Nature Comm.2471，9（2018）]已经显示出作为片上电子设备的前景，以将飞秒光脉冲转换为电流突发，具有多太赫兹规模的带宽，尽管仍然在低温和低压下。这种纳米器件对于新型超快电子学和光电子应用具有极大的兴趣。在这里，我们在空气中和室温下操作该设备，揭示了等离子体纳米结的光电发射机制，以及光电转换速度的基本限制。相干电子波包的周间干涉导致了复杂的电子能量分布和多光子效应的产生。这种能量结构，以及波包在从一个尖端传播到另一个尖端的过程中的重塑，决定了电流的超快动力学。我们表明，在某种程度上的近似，电子飞行时间是很好地确定的驱动场中的平均有质动力速度。
2021-03-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast Dynamic Metallization of Dielectric Nanofilms by Strong Single-Cycle Optical Fields
我们预测一个动态的金属化效应，其中一个超快（单周期）的光脉冲与一个字段小于或1 V/埃的顺序导致等离子体金属样行为的介电膜具有几个nm的厚度。这表现在等离子体激元振荡的极化和显着人口的导带演变的飞秒时间尺度。这些现象是由于绝热（可逆）和非绝热（实际上是不可逆的）途径的结合。
2011-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Influence of interlayer exchange coupling on ultrafast laser-induced magnetization reversal in ferromagnetic spin valves
本研究通过改变Cu间隔层厚度，发现2.32 nm为关键阈值，高于此阈值单脉冲可稳定反转磁化，低于则需连续照射，揭示了层间交换耦合对超快磁化反转的影响。
2024-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Attosecond magnetization dynamics in non-magnetic materials driven by intense femtosecond lasers
已知用超短激光脉冲照射固体会引发飞秒时间尺度的磁化动力学。然而，亚飞秒自旋动力学尚未被观察或预测。在这里，我们探讨超快光驱动的自旋动力学在一个高度非共振强场制度。通过最先进的从头计算，我们预测，一个非磁性材料可以通过动态的极端非线性自旋翻转过程，发生在阿秒时间尺度上，并介导的多光子和自旋轨道相互作用的组合瞬时转化为磁性的。这些都是非微扰非共振的反法拉第效应的类似物，随着电子获得角动量，反法拉第效应从一个周期到另一个周期逐渐增强。值得注意的是，我们表明，即使是线性偏振驱动，其中一个不直观地期望任何磁响应，磁化瞬态振荡的系统与光相互作用。这种振荡响应是由固体中的横向异常光驱动电流实现的，通常发生在~500阿秒的时间尺度上。我们进一步证明了磁化的速度可以通过调节激光的波长和强度来控制。一个实验装置能够测量这些动态通过泵浦-探测瞬态吸收光谱的概述和模拟。我们的研究结果铺平了道路的新制度的超快操纵的磁性。
2022-07-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Femtosecond single- to few-electron point-projection microscopy for nanoscale dynamic imaging
飞秒电子显微镜在一系列超快快照中产生物质的真实空间图像。电子脉冲在空间电荷加宽下自分散，因此在没有压缩的情况下，理想的操作模式是每个脉冲一个电子。在这里，我们首次展示了飞秒单电子点投影显微镜（fs-ePPM）在激光泵浦fs-e-probe配置。电子的能量只有150 eV，需要几十皮秒才能传播到研究对象。尽管如此，我们实现了一个时间分辨率与120 fs的标准偏差，结合空间分辨率为100 nm，施加到一个局部区域的电荷在纳米级金属尖端的顶点处诱导的30 fs 800 nm的激光脉冲在50 kHz。这些观察表明，真实空间成像的可逆过程，如跟踪电荷分布是可行的，同时保持飞秒分辨率。我们的研究结果可以作为一种表征方法，根据几何形状，可以解决数十飞秒和数十纳米的应用。动态成像的电场和磁场和亚微米长度尺度上的电荷分布开辟了超快动力学的新途径。此外，通过使用主动压缩，这样的脉冲是一个理想的种子为几个飞秒到阿秒成像应用，将访问亚光学循环过程中的纳米等离子体激元。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall physics.acc-ph physics.plasm-ph
Transient Charge and Energy Balance in Graphene Induced by Ultrafast Photoexcitation
超快光学泵浦探测光谱测量单层石墨烯观察到显着的光学非线性。我们发现，强光激发的石墨烯单层与35 fs脉冲准瞬时建立了一个宽带，倒狄拉克费米子人口。光学增益出现，并直接表现在第一个200 fs的近红外区域的负电导率，其中受激发射完全补偿石墨烯层中的吸收损失。为了定量研究这种瞬态的，非常密集的光激发的Dirac费米子状态，我们构建了一个两个化学势模型，除了一个随时间变化的瞬态载流子温度高于晶格温度，描述人口反转电子态亚稳态的时间尺度上的几十飞秒产生的强激发脉冲。计算的瞬态光学电导率揭示了一个完整的漂白的吸收，这设置在脉冲传播的饱和密度。特别地，模型计算再现了在接近饱和状态下的较低频率下的负光学电导率，证实了在宽近红外窗口中观察到的飞秒受激发射和光学增益。
2013-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Simulation of Electrical Currents Induced by Ultrafast Laser Excitation of Dielectric Materials
从理论上研究了几个周期的强激光脉冲在绝缘体中产生超快电流的过程。基于含时密度泛函理论的从头计算模拟深入研究了飞秒尺度绝缘体-金属跃迁的感应电流的原子尺度性质。我们观察到的过渡，从非线性极化电流在低强度的激光脉冲在较高的激光强度隧穿激发到导带。在高强度下，电流在激光脉冲结束后持续存在，被认为是飞秒尺度上的介电击穿的前兆。我们发现，转移的电荷敏感地依赖于极化轴相对于晶轴的取向，这表明诱导的电荷分离反映了各向异性的电子结构。我们发现很好的协议与最近的实验数据的强度和载波相位依赖性[A。Schiffrin等人，Nature（London）493，70（2013）]。
2014-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ultrafast nano-imaging of the order parameter in a structural phase transition
了解材料和设备中的微观过程，可以通过光切换需要实验访问纳米长度和飞秒时间尺度上的动力学。在这里，我们介绍了超快暗场电子显微镜，定制的结构相变的序参量映射。我们跟踪的电荷密度波域的演变在1 T-TaS 2超短激光激发后，阐明弛豫途径和畴壁动力学。选择性对比度增强的独特优势将激发未来超快透射电子显微镜中的光束整形技术。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
